PL217435B1

PL217435B1 - Hydraulic actuator, especially for mining supports

Info

Publication number: PL217435B1
Application number: PL394868A
Authority: PL
Inventors: Sebastian Kocybik; Antoni Kalukiewicz; Jan Marianowski; Piotr Kipczak; Krystian Jany
Original assignee: Masz I Urządzeń Tagor Spółka Akcyjna Fab
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2014-07-31
Also published as: PL394868A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest siłownik hydrauliczny, zwłaszcza dla obudów górniczych przeznaczonych do pracy w podziemiach kopalń w trudnych warunkach górniczo - geologicznych, a szczególnie w warunkach zagrożeń tąpaniami, które mogą wystąpić podczas wybierania minerałów kopalnianych.The subject of the invention is a hydraulic actuator, especially for mining supports intended for operation in the underground of mines in difficult mining and geological conditions, especially in conditions of rock bursts that may occur when mining minerals.

Znany jest z polskiego opisu patentowego 149 712 hydrauliczny stojak obudowy górniczej, który wewnątrz tłoka, najdogodniej w osi działania stojaka ma zainstalowany przeciążeniowy zawór szybkoupustowy o małej bezwładności zadziałania, złożony z kształtowej tulei spoczywającej w wytoczeniu tłoka od góry dociśniętej poprzez podkładkę dystansową pierścieniem osadczym, osadzonym w rowku zewnętrznym tłoka, podczas gdy kształtowa tuleja od wewnątrz zaopatrzona jest w dolnej części w przewężenie, stanowiące gniazdo uszczelniające i ma wewnętrzny otwór o mniejszej średnicy zamknięty przeponą, wyposażoną na obwodzie otworu tulei dogodnie w podcięcie, a powyżej gniazda uszczelniającego w kształtowanej tulei usytuowany jest tłoczek spoczywający na sprężynie o niewielkiej sile nacisku i płaskiej charakterystyce działania, która z kolei spoczywa na przewężeniu kształtowej tulei. Przepona dociśnięta jest do uszczelnienia zainstalowanego w tulei pierścieniem gwintowym zaopatrzonym w otwory pod klucz. Tłoczek w dolnej części ma powierzchnię stożkową stanowiącą krawędź uszczelniającą, zaopatrzoną na końcu w osiowo usytuowany trzpień, podczas gdy tłoczek od góry zaopatrzony jest w osi w wytłoczenie obniżające masę tłoczka. Tłoczek wykonany jest w takiej tolerancji w stosunku do tulei, że powstała szczelina dławiąca umożliwia wyrównanie ciśnienia po obu jego stronach. Tuleja w dolnej części uszczelniona jest na średnicy zewnętrznej pierścieniem uszczelniającym zainstalowanym w rowku zewnętrznym tulei.A hydraulic stand of a mining support is known from the Polish patent specification 149 712, which inside the piston, most conveniently in the axis of operation of the stand, has an overload quick-release valve with low actuation inertia, composed of a shaped sleeve resting in the piston protrusion from the top, tightened by a spacer ring, seated in the outer groove of the piston, while the shaped sleeve on the inside is provided in its lower part with a constriction, constituting a sealing seat and has an internal hole of a smaller diameter closed with a diaphragm, equipped with an undercut on the circumference of the sleeve opening, and above the sealing seat in the shaped sleeve is located a piston resting on a spring with a low pressure force and a flat operating characteristic, which in turn rests on the narrowing of the shaped sleeve. The diaphragm is pressed against the seal installed in the sleeve with a threaded ring provided with holes for a key. The lower part of the piston has a conical surface, which forms a sealing edge, provided with an axially located pin at the end, while the top piston is provided with an embossing on its axis that reduces the weight of the piston. The piston is made in such a tolerance to the sleeve that the resulting choke gap allows for pressure equalization on both sides. The sleeve in the lower part is sealed on the outer diameter with a sealing ring installed in the outer groove of the sleeve.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego 164 477 stojak hydrauliczny do pokładów tąpiących, który ma komorę połączoną co najmniej jednym kanałem z zaworem szybkoupustowym spełniającym również funkcję zaworu przelewowego, zamocowanym łącznikiem do tłoka przestrzeni bezciśnieniowej.It is also known from Polish patent description 164 477 a hydraulic stand for rock bursts, which has a chamber connected by at least one channel with a quick-release valve which also functions as an overflow valve, fastened with a connector to the piston of the unpressurized space.

Korzystnie jest wykonanie baterii zaworowej z zaworu zasilającego i zaworu rabującego jak również z zaworu zasilającego, rabującego i szybkoupustowego.It is advantageous to make the valve battery from a feeding valve and a recovery valve as well as a feeding, recovery and quick-release valve.

Korzystne jest także wyposażenie baterii zaworowej w zawór przelewowy oraz korzystne jest umieszczenie baterii zaworowej w korpusie stycznie do cylindra stojaka. Połączenie zaworu szybkoupustowego z łącznikiem jest gwintowane, albo z występem kołnierzowym. Stojak pomiędzy dnem i koronką a rdzennikiem i przedłużaczem posiada tuleję pośrednią.It is also advantageous to provide the valve battery with an overflow valve, and it is preferable to arrange the valve battery in the body tangentially to the rack cylinder. The connection of the quick-release valve to the coupling is either threaded or with a flanged boss. The stand between the bottom and the lace and the core box and extension has an intermediate sleeve.

Znany jest też z polskiego opisu zgłoszenia wynalazku P370155 stojak hydrauliczny dwuteleskopowy, który ma pierwszy stopień hydrauliczny o większej średnicy cylindra i wyposażony jest w przestrzeń roboczą podtłokową i nadtłokową. Ma także drugi stopień hydrauliczny o mniejszej średnicy cylindra, który jest również wyposażony w przestrzeń podtłokową i nadtłokową. Drugi stopień hydrauliczny może być wyposażony w zawór denny, bądź może być zasilany niezależnie. Tłoczysko może być wypełnione cieczą roboczą. Pomiędzy przestrzenią roboczą podtłokową i nadtłokową drugiego stopnia jest włączony zawór hydrauliczny sterowany.A double-telescopic hydraulic stand is also known from the Polish patent application P370155, which has a first hydraulic stage with a larger cylinder diameter and is equipped with a working space under the piston and over the piston. It also has a second hydraulic stage with a smaller cylinder diameter, which is also equipped with an under piston and over piston space. The second hydraulic stage can be equipped with a bottom valve or it can be powered independently. The piston rod may be filled with working fluid. A controlled hydraulic valve is connected between the working space under the piston and over the piston of the second stage.

Z opisu polskiego wzoru użytkowego Ru 58997 znany jest także zawór szybkoupustowy dla siłowników podporowych, który ma kształtowy grzybek podpierający tłok, zaopatrzony w dodatkowe przelewowe otwory, a zarys kołnierza grzybka jest mniejszy od zewnętrznego zarysu oporowej sprężyny. Jednocześnie tłok zaworu ma promieniowe otwory o przekroju stożka ściętego, większą średnicą skierowanego na zewnątrz. Wylot tych otworów znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie uszczelki umieszczonej w przyłączu wtykowym. Znany wypływowy zawór ma śrubę połączoną z talerzem rozpartym zamykającą sprężyną zawierającą otwory przelewowe.From the description of the Polish utility model Ru 58997 there is also known a quick-release valve for support cylinders, which has a shaped plug supporting the piston, provided with additional overflow holes, and the contour of the plug flange is smaller than the external contour of the thrust spring. At the same time, the valve piston has radial holes with a truncated cone cross-section with a larger diameter directed outwards. The outlet of these openings is located in the immediate vicinity of the gasket placed in the plug-in connection. The known discharge valve has a screw connected to the spread plate by a closing spring containing the overflow holes.

Znana jest również z niemieckiego opisu patentowego DE 35 46 557 konstrukcja zaworu progowego, który zbudowany jest z korpusu posiadającego od strony wylotu wtykowe przyłącza, wewnątrz którego umieszczony jest tłok z promieniowo wykonanymi otworami przelewowymi, a od strony wylotu wykręcane dno z otworem wtykowym. Tłok zaworu wspiera się swoją górną, kulistą powierzchnią liniowo na stożkowym wybraniu pełnego profilowego grzybka, podpartego od wewnątrz korpusu sprężyną jednocześnie podpartą o dno. Wewnątrz sprężyny zasadniczej jest umieszczona dodatkowa sprężyna podpierająca wypływowy zaworek umieszczony w nakrętce dna.Also known from the German patent specification DE 35 46 557 is the construction of a threshold valve, which is made of a body with plug-in connections on the outlet side, inside which there is a piston with radially made overflow holes, and a screw-out bottom with a plug-in hole on the outlet side. The valve piston rests with its upper, spherical surface linearly on the conical recess of a full profile plug, supported from the inside of the body by a spring simultaneously supported on the bottom. An additional spring is placed inside the main spring, supporting the outflow valve placed in the bottom nut.

Istota wynalazku polega na tym, że zawór szybkoupustowy ma suwliwie osadzony w tłoku trzpień zakończony grzybkiem współpracującym z rozłącznie zamocowaną w tłoku nakrętką wyposażoną we wlotowy otwór łączący przestrzeń pod tłokiem z przestrzenią pod grzybkiem, przy czym naThe essence of the invention consists in the fact that the quick-release valve has a spindle, which is slidably mounted in the piston, terminated with a plug cooperating with a nut detachably fixed in the piston, equipped with an inlet opening connecting the space under the piston with the space under the plug.

PL 217 435 B1 trzpieniu osadzona jest sprężyna ściśnięta pomiędzy grzybkiem i gniazdem tłoka, z tym, że grzybek jest wyposażony w co najmniej jeden otwór wylotowy łączący przestrzeń pod grzybkiem z przestrzenią nad grzybkiem, a zmontowane z tłokiem tłoczysko ma wydrążoną komorę połączoną z przestrzenią nad grzybkiem za pomocą wykonanego w tłoku co najmniej jednego otworu. Komora połączona jest z atmosferą zewnętrzną co najmniej jednym otworem wykonanym w tłoczysku w pobliżu głowicy. Komora w pozycji roboczej korzystnie zamknięta jest korkiem.The stem is equipped with a spring compressed between the plug and the piston seat, but the plug is equipped with at least one outlet opening connecting the space under the plug with the space above the plug, and the piston rod assembled with the piston has a hollow chamber connected with the space above the plug. by means of at least one bore in the piston. The chamber is connected to the external atmosphere with at least one opening made in the piston rod near the head. In the working position, the chamber is preferably closed with a stopper.

Korzystnie jest także, jeżeli pomiędzy grzybkiem, a nakrętką umiejscowiony jest pierścień uszczelniający.It is also advantageous if a sealing ring is provided between the plug and the nut.

Korzystnym jest również, jeżeli sprężyna jest sprężyną talerzową.It is also advantageous if the spring is a cup spring.

Zgodnie z wynalazkiem zamocowanie zaworu szybkoupustowego w tłoku, czyli w pobliżu przestrzeni pod tłokiem zdecydowanie zmniejszyło długość drogi przepływu cieczy roboczej, co korzystnie wpłynęło na zmniejszanie oporów przepływu cieczy. W konsekwencji obudowa górnicza skutecznie chroniona jest przed skutkami tąpań nawet o dużej energii. Wykonanie co najmniej jednego otworu łączącego komorę z atmosferą zewnętrzną jest pod względem technicznym jest łatwe zarówno do zaprojektowania jak i wykonania. Konstrukcja zaworu szybkopustowego jest prosta i łatwa do wykonania. Możliwe jest precyzyjne nastawienie zaworu na ściśle określoną wartość ciśnienia otwarcia. Zabudowa zaworu w tłoku jest szybka i pewna do wykonania, a jego działanie w długim interwale czasowym charakteryzuje się niską awaryjnością. Zawór cechuje się małą bezwładnością działania.According to the invention, mounting the quick-release valve in the piston, i.e. in the vicinity of the space under the piston, significantly reduced the length of the working fluid flow path, which had a positive effect on reducing the fluid flow resistance. As a consequence, the mining support is effectively protected against the effects of rock bursts, even of high energy. It is technically easy to make at least one opening connecting the chamber with the outside atmosphere, both to be designed and made. The design of the high discharge valve is simple and easy to make. It is possible to precisely set the valve to a precisely defined value of the opening pressure. The installation of the valve in the piston is quick and reliable, and its operation over a long time interval is characterized by low failure rate. The valve has a low operating inertia.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia siłownik w przekroju osiowym.The subject of the invention has been shown in an embodiment in the drawing which shows the actuator in an axial section.

Siłownik zbudowany jest z cylindra 1 zakończonego stopą 2, do którego wsunięty jest tłok 3 połączony z tłoczyskiem 4 zwieńczonym głowicą 5. W tłoku 3 rozłącznie zamontowany jest zawór szybkoupustowy 6 wyposażony w suwliwy trzpień 7 zakończony z jednej strony grzybkiem 8 współpracującym z nakrętką 9 rozłącznie zamocowaną w tłoku 3 i wyposażoną w otwór wlotowy 10 łączący przestrzeń 11 pod tłokiem 3 z przestrzenią 12 pod grzybkiem 8. Z drugiej strony na trzpieniu 7 osadzana jest sprężyna 13 ściśnięta pomiędzy grzybkiem 8, a gniazdem 14 wykonanym w tłoku 3. Grzybek 8 wyposażony jest w co najmniej jeden otwór 15 łączący przestrzeń 12 pod grzybkiem 8 z przestrzenią 16 nad grzybkiem 8. Pomiędzy grzybkiem 8 a nakrętką 9 może być korzystnie umiejscowiony pierścień uszczelniający 17. Zmontowane z tłokiem 3 tłoczysko 4 ma wydrążoną komorę 18 połączoną z przestrzenią 16 nad grzybkiem 8 za pomocą co najmniej jednego kanału 19. W pobliżu głowicy 5 w tłoczysku 4 wykonany jest otwór 20 łączący komorę 18 z atmosferą zewnętrzną, przy czym otwór 20 może być zamknięty korkiem 21.The actuator is made of a cylinder 1 ended with a foot 2, into which a piston 3 is inserted and connected to a piston rod 4 with a head 5. In the piston 3 there is a quick release valve 6 detachably mounted, equipped with a sliding pin 7 ending on one side with a plug 8 cooperating with a nut 9 detachably attached in the piston 3 and equipped with an inlet 10 connecting the space 11 under the piston 3 with the space 12 under the plug 8. On the other hand, on the spindle 7 there is a spring 13 compressed between the plug 8 and the seat 14 made in the piston 3. The plug 8 is provided with at least one opening 15 connecting the space 12 under the plug 8 with the space 16 above the plug 8. A sealing ring 17 can advantageously be arranged between the plug 8 and the nut 9. The piston rod 4 assembled to the piston 3 has a hollow chamber 18 connected to the space 16 above the plug 8 behind the plug. by means of at least one channel 19. Near the head 5, an opening 20 is made in the piston rod 4 to connect the chamber 18 with an external atmosphere, the opening 20 may be closed by a stopper 21.

Rozsunięcie siłownika odbywa się poprzez doprowadzenie cieczy roboczej do przestrzeni 11 pod tłokiem 3. Spowoduje to wysunięcie się tłoczyska 4 aż do momentu rozparcia obudowy górniczej w wyrobisku. W stanie rozparcia nastawiony na odpowiednią wartość ciśnienia zawór szybkoupustowy 6 jest zamknięty, a siłownik przyjmuje pozycję roboczą i jest gotowy do przyjmowania obciążeń od górotworu. W przypadku wystąpienia tąpnięcia, ciśnienie cieczy roboczej w przestrzeni 11 pod tłokiem 3 dynamicznie wzrasta i po przekroczeniu wartości ciśnienia, na którą jest nastawiony zawór szybkoupustowy 6 spowoduje jego otwarcie poprzez uniesienie grzybka 8 i rozszczelnienie połączenia pomiędzy nakrętką 9 a grzybkiem 8. Przez otwarty zawór szybkoupustowy 6 przepływa swobodnie ściśnięta ciecz robocza do komory 18, a następnie po wypchnięciu korka 21, poprzez otwór 20 ciecz robocza wypływa na zewnątrz.The actuator is pulled apart by supplying the working liquid to the space 11 under the piston 3. This will cause the piston rod 4 to slide out until the mining housing is spread in the excavation. In the expanding state, the quick-release valve 6 set to a suitable value of pressure is closed and the actuator takes the working position and is ready to accept loads from the rock mass. In the event of a collapse, the pressure of the working liquid in the space 11 under the piston 3 increases dynamically and after exceeding the pressure value for which the quick-release valve 6 is set, it will open it by lifting the plug 8 and unsealing the connection between the nut 9 and the plug 8. Through the open quick-release valve 6, the compressed working fluid flows freely into the chamber 18, and then after the plug 21 is pushed out, the working fluid flows out through the opening 20.

Zsunięcie siłownika odbywa się poprzez doprowadzenie cieczy roboczej do przestrzeni 22 nad tłokiem 3.The sliding of the actuator takes place by supplying the working liquid to the space 22 above the piston 3.

Rozwiązanie według wynalazku może być stosowane zarówno w siłownikach jedno jak i wielostopniowych.The solution according to the invention can be used both in single-stage and multi-stage actuators.

Claims

Patent claims

1. A hydraulic cylinder, especially for mining housings with a cylinder ending in a foot, inside which a piston is slidably mounted with a quick-release valve, which piston is connected to a piston rod topped with a head, characterized in that the quick-release valve (6) is slidably mounted in the piston (3 ) stem (7) ended with a plug (8) cooperating with a nut (9) detachably fixed in the piston (3) equipped with an inlet hole (10) connecting the space (11) under the piston (3) with the space (12) under the plug (8) a spring (13) that is compressed4 is mounted on the spindle (7)

Between the poppet (8) and the seat (14) of the piston (3), however the poppet (8) has at least one through hole (15) connecting the space (12) under the poppet (8) with the space (16). ) above the plug (8), and the piston rod (4) assembled with the piston (3) has a hollow chamber (18) connected to the space (16) above the plug (8) by means of at least one channel (19) made in the piston (3) and the chamber (18) is connected with the external atmosphere by at least one opening (20) made in the piston rod (4) near the head (5).

2. A hydraulic cylinder according to claim 1 A device as claimed in claim 1, characterized in that the chamber (18) is closed with a stopper (21) in the working position.

3. A hydraulic cylinder according to claim 1 A sealing ring (17) as claimed in claim 1, characterized in that a sealing ring (17) is preferably provided between the plug (8) and the nut (9).

4. A hydraulic cylinder according to claim 1 A device according to claim 1, characterized in that the spring (13) is preferably a cup spring.